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Gen '12

Amplificatori a Valvole per Chitarra: Cos’è il Bias Point

Questo post è la traduzione di un articolo scritto da Eric Barbour, Vacuum Tube Valley senior editor, per il sito internet della TubeDepot che ringraziamo per averci autorizzato a pubblicarlo.

È parte della nostra Valvole per Amplificatori da Chitarra: la Guida Completa.

The original English version of this article is available here.

Non avete bisogno di alcuna conoscenza dell’Elettronica per capire come lavora un tubo a vuoto, comunemente chiamato valvola. È più semplice da capire che un transistor o un chip, quindi proveremo a spiegarlo in una forma abbastanza semplice.

Il modo più semplice di vedere gli elettroni è come una comitiva di piccoli ragazzi energetici, che corrono in giro quando li metti sotto pressione. La pressione dà loro energia, e quindi vogliono muoversi. La pressione è chiamata voltaggio. E il numero di loro che si muove attraverso un filo ogni secondo è chiamato corrente.

E in una valvola, gli elettroni sono emessi da una cosa calda chiamata catodo. Essi saltano fuori dal catodo e fluttuano nello spazio vuoto attorno ad esso. Sono costretti a farlo perchè il catodo è fatto di un materiale che emette elettroni quando viene riscaldato fino a renderlo incandescente.

Prima che andiamo avanti, c’è una cosa riguardo l’elettricità che è basilare. Ed è differente dal modo in cui si comportano le persone, quindi dovete tenerla a mente. Se avete una personalità simile a qualcuno, sarete attratti da quella persona, giusto?

Bene, l’elettricità si comporta nel modo opposto. Gli elettroni hanno una carica elettrica. E agli oggetti può essere data una carica elettrica, applicandogli un voltaggio. Ma gli elettroni si comportano nel modo opposto rispetto alle persone: 1) cariche uguali si respingono, e 2) cariche differenti si attraggono.

Quindi, dato che gli elettroni hanno una carica negativa (questa è una convenzione che fu stabilita centinaia di anni fa), gli elettroni tendono a respingersi tra loro. Perciò una nuvola di essi in una valvola tende a volersi disperdere all’esterno.

Okay, adesso abbiamo il catodo con una nuvola di elettroni che si spingono per allontanarsi l’uno dall’altro. Ma non c’è alcun posto per loro dove andare. (Figura 1)

Quindi c’è un’altra cosa metallica nella valvola. È chiamata sia placca che anodo. Adesso, applichiamo una carica positiva alla placca.

Immaginate un po’? Gli elettroni, che sono negativi, sono attratti da essa, perchè ha una carica opposta.


Quindi adesso gli elettroni stanno saltando fuori dal catodo e schizzando dritti verso la placca. Essi colpiscono la placca, penetrano, e diventano corrente elettrica in movimento in un filo. Questa corrente può fare cose utili. (Figura 2)

La valvola che abbiamo adesso è un diodo. Può essere utilizzata per raddrizzare voltaggi che cambiano, il che significa che può convertire un voltaggio CA (Corrente Alternata, che cambia avanti e indietro in polarità costantemente) in un voltaggio CC (Corrente Continua, che è costante).

Ma se invece volessimo convertire piccoli voltaggi CA in grandi voltaggi CA? Aggiungiamo un altro aggeggio all’interno della valvola. Esso è chiamato griglia, perchè è una piccola griglia di fili. La griglia è avvolta intorno al catodo, ma non lo tocca.

La griglia agisce come un setaccio. Essa controlla il numero di elettroni che le passano attraverso diretti verso la placca. (Figura 3)

Come? Ricordate che ho detto che in elettricità cariche uguali si respingono? Applicando un voltaggio che cambia alla griglia (cambia come in un segnale audio ad esempio), la carica elettrica sulla griglia cambia.

Come diventa più e meno negativa, cambia la corrente nella placca. Questo causa l’apparire di un voltaggio che cambia all’uscita. Il voltaggio che cambia in uscita è solitamente molto più grande del voltaggio che cambia in ingresso, e quindi la valvola provoca guadagno. Questo è il modo in cui lavora un amplificatore a valvole.

OK, ma ci sono molti elettroni che si muovono attraverso la valvola? Si, ce ne sono molti. Così tanti che se lasciassimo questa valvola funzionare liberamente, distruggerebbe se stessa! Gli elettroni che colpiscono la placca ne causano il riscaldamento, e se ci sono abbastanza elettroni che la riscaldano, essa diventerà incandescente, fonderà l’involucro di vetro della valvola, e la valvola smetterà di funzionare.

Quindi, applichiamo un voltaggio di bias alla griglia. Questo è un voltaggio negativo fisso, più negativo del catodo. Dato che cariche uguali si respingono, il voltaggio negativo ridurrà il numero di elettroni che passano attraverso la griglia.

Regoliamo questo voltaggio in modo che la corrente verso la placca sia una corrente di riposo tollerabile. La corrente è determinata dal progetto della valvola e dal circuito esterno ad essa. Ogni tipo di valvola ha il suo proprio punto di lavoro ottimale.

Rendendo questo voltaggio di bias regolabile, possiamo aggiustarlo come desideriamo. Comunque, solo certi amplificatori a valvole hanno una regolazione per il bias point. E quelli che hanno la regolazione del bias point spesso non la rendono accessibile all’utente.

Un altro aspetto importante da tenere presente è che le valvole variano da campione a campione. Il solo applicare un dato voltaggio di bias a una valvola è OK, e se viene aggiustato la valvola sarà in una condizione di riposo corretta (e lavorerà correttamente). Ma se cambiate la vostra valvola o valvole, come sapete che il loro bias point sarà corretto senza regolarlo? La nuova valvola potrebbe avere requisiti di bias point differenti.

Sarebbe grandioso se le valvole fossero classificate in base al loro voltaggio di bias individuale. Attualmente la maggior parte di aziende che vendono valvole “matched“, cioè selezionate a coppie o a quartetti che abbiano lo stesso comportamento entro certi limiti, di solito stampano la corrente di bias alla quale la valvola lavora direttamente sulla scatola. Sfortunatamente, ogni azienda ha i propri standard per misurare il bias. Voltaggi di placca, correnti di placca, e altri parametri sono differenti da un rivenditore all’altro. Quindi esse potrebbero o non potrebbero essere intercambiabili.

BiasPointFig4
Le valvole variano secondo parametri statistici, come ogni altro dispositivo che è prodotto in massa. Se riportaste su un grafico i valori di bias rispetto al numero di valvole che hanno uno specifico valore di bias, vedreste la classica distribuzione Gaussiana, o curva a campana. La maggior parte delle valvole saranno nel centro della distribuzione, vicine al punto di lavoro ottimale di quel tipo di valvola. (vedi Figura 4)

E qui è dove il bias point entra in gioco. Acquistando una valvola da uno specifico rivenditore, quale ad esempio TubeDepot, con una data classificazione del bias point, potete stare certi che una futura valvola che acquisterete da TubeDepot avrà la stessa regolazione di bias, e avrà lo stesso punto di lavoro. Quindi suonerà nello stesso modo, senza dovere aggiustare il bias point del vostro amplificatore a valvole (che è spesso difficoltoso o impossibile accedervi per l’utente comunque!).

Le classificazioni del bias point suddividono la distribuzione Gaussiana in una serie di zone. Questo schema è molto simile allo schema di classificazione 1-10 utilizzato da uno dei più grandi rivenditori di valvole pre-selezionate. (Non menzioneremo il suo nome, ma avrete probabilmente visto le sue valvole in vendita nei negozi di musica). Sostanzialmente, quell’azienda dice che le valvole con un numero più basso in quella scala 1-10 vanno in “break up sooner”, cioè raggiungono il break up prima del solito (la terminologia inglese “break up” indica la condizione in cui un amplificatore comincia a distorcere). E le valvole nella parte alta della scala vanno in “break up later”, cioè raggiungono il break up oltre il solito.

Anche se il loro sistema di classificazione è basato sulle variazioni individuali del bias delle valvole, a questa azienda piace affermare che tale sistema è “segreto” e “proprietario”. In realtà non lo è. Le loro valvole classificate “5” sono giusto nel mezzo della curva a campana Gaussiana. Questo è tutto ciò che significa!

Le valvole che sono nella parte bassa della curva a campana sono delle valvole a basso bias point. Esse di solito sono inclini ad andare in distorsione a valori più bassi del volume appropriato (per quel tipo di valvola), perchè vanno a riposo ad una corrente bassa rispetto alla valvola media.

Quindi hanno una headroom più bassa (per “headroom” si intende la riserva di suono pulito, il volume che si può raggiungere prima che l’amplificatore cominci a saturare). Per alcune applicazioni per strumenti musicali, l’utente potrebbe volere questo effetto. È generalmente visto come indesiderabile per l’audio high-end, perchè una corrente di riposo più bassa significa maggiore distorsione, che la maggior parte della gente detesta ascoltare nella propria riproduzione di musica.

Valvole nelle zone di mezzo corrispondono al profilo medio per quel tipo di valvola. Esse sono più comunemente raccomandate per l’utilizzo medio dell’amplificatore, specialmente per gli amplificatori a valvole high-end. Queste valvole forniranno il giusto ammontare di headroom per il loro punto di lavoro. Quindi l’amplificatore a valvole funzionerà come il costruttore intendeva.

Valvole con un alto bias point andranno a riposo ad una corrente più alta di quella specificata, e forniranno più headroom di quella che il progettista dell’amplificatore a valvole intendeva. Con valvole ad alto bias point, il volume / gain del vostro amplificatore dovrà essere regolato più alto per raggiungere il “break up”. Alcuni utilizzatori di amplificatori a valvole per strumenti potrebbero desiderare questo effetto sonoro.

Spero che questo articolo vi aiuterà a capire come funziona il bias point, e come si possano evitare alcuni dei problemi associati solitamente agli amplificatori a valvole, come il suono che cambia con le nuove valvole, o il bisogno di rifare il bias point a un amplificatore con le valvole nuove (di solito questo deve essere fatto da un tecnico qualificato, ammesso che ci sia una regolazione). Orientatevi semplicemente a un bias point simile a quello delle vostre valvole precedenti, e potrete essere certi che il vostro amplificatore a valvole funzionerà e suonerà al suo meglio.


Provate il Simulatore d’Onda del Bias Point
Scorrendo la barra verso sinistra, vedrete le barre rosse cominciare a toccare e tagliare la forma d’onda. La musica è una forma d’onda e se tagliate la forma d’onda, otterrete una distorsione anticipata (break-up).Scorrendo la barra verso destra, vedrete le barre rosse incrementare la loro distanza dalla forma d’onda. Questo significa che state ottenendo più headroom. Dovrete regolare l’amplificatore più alto per ottenere distorsione (break-up).

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